A napenergia és az akkumulátortárolás párosításával a hibridek sötétedés után is folyamatosan áramot tudnak szolgáltatni. Petmal a Getty Images segítségével
Amerika villamosenergia-rendszere radikális változáson megy keresztül, ahogy a fosszilis tüzelőanyagokról a megújuló energiákra tér át. Míg a 2000-es évek első évtizede hatalmas növekedést mutatott a földgáztermelésben, a 2010-es évek pedig a szél- és napenergia évtizede, a korai jelek arra utalnak, hogy a 2020-as évek innovációja fellendülést jelenthet a „hibrid” erőművekben.
Egy tipikus hibrid erőmű az áramtermelést az akkumulátor tárolásával kombinálja ugyanazon a helyen. Ez gyakran nap- vagy szélerőművet jelent nagyméretű akkumulátorokkal párosítva. A napelemek és az akkumulátortárolók együttes munkája megújuló energiát állíthat elő, amikor a napenergia csúcspontja a nap folyamán, majd szükség szerint felszabadítja, miután lemegy a nap.
A fejlesztés alatt álló energia- és tárolási projektek áttekintése bepillantást enged a hibrid energia jövőjébe.
Csapatunk a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban azt találta, hogy megdöbbentő 1,400 gigawatt a javasolt termelési és tárolási projektek közül folyamodtak a hálózathoz való csatlakozáshoz – több, mint az összes létező amerikai erőmű együttvéve. A legtöbb jelenleg napenergia-projekt, és ezeknek a projekteknek több mint egyharmada hibrid szoláris és tárolóerőműveket foglal magában.
Noha ezek a jövő erőművei számos előnnyel járnak, egyben kérdéseket vet fel arról, hogyan kell a legjobban üzemeltetni az elektromos hálózatot.
Miért melegek a hibridek?
Ahogy nő a szél és a napenergia, úgy kezdenek nagy hatást gyakorolni a hálózatra.
A napenergia már meghaladja az 25%-ot éves energiatermelés Kaliforniában, és gyorsan terjed más államokban, például Texasban, Floridában és Georgiában. A „szélöv” államok, a Dakotáktól Texasig, láttak szélturbinák tömeges telepítése, Iowa energiájának nagy részét a szélből szerzi.
A megújuló energia magas aránya felvet egy kérdést: Hogyan integráljuk a megújuló energiaforrásokat, amelyek nagy, de változó mennyiségű energiát termelnek a nap folyamán?
Joshua Rhodes/Texasi Egyetem Austinban.
Itt jön a képbe a tárolás. A lítium-ion akkumulátorok árai igen gyorsan leesett mivel az elmúlt években megnőtt a termelés az elektromos járművek piacára. Miközben vannak aggodalmak a jövővel kapcsolatban ellátási lánc kihívásai, az akkumulátor kialakítása is valószínűleg fejlődni fog.
A napelem és az akkumulátorok kombinációja lehetővé teszi a hibrid erőművek üzemeltetői számára, hogy a legértékesebb órákon keresztül biztosítsák az áramot, amikor a legnagyobb a kereslet, például nyári délutánokon és estéken, amikor a klímaberendezések túlmelegednek. Az akkumulátorok emellett segítik a szél- és napenergia termelés kiegyenlítését, tárolják a felesleges energiát, amely egyébként lecsökkenne, és csökkentik a hálózat torlódásait.
A hibridek uralják a projekt folyamatát
2020 végén 73 napenergia- és 16 szélenergia-hibrid projekt működött az Egyesült Államokban, amelyek 2.5 gigawatt termelést és 0.45 gigawatt tárolást jelentenek.
Napjainkban a napenergia és a hibridek uralják a fejlesztési folyamatot. 2021 végére több mint 675 gigawatt javasolt napelem Az üzemek hálózati csatlakozási engedélyt kértek, több mint egyharmaduk tárolóval párosult. További 247 gigawatt szélerőmű állt a sorban, 19 gigawatt, vagyis ennek körülbelül 8%-a hibrid.
Az elmúlt években drámaian megnőtt a hálózatra kapcsolásra váró nap-, tároló- és szélenergia mennyisége, miközben a szén, a gáz és az atomenergia elenyészett. Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium
Természetesen a csatlakozás igénylése csak egy lépés az erőmű fejlesztésében. A fejlesztőnek föld- és közösségi megállapodásokra, adásvételi szerződésre, finanszírozásra és engedélyekre is szüksége van. A 2010 és 2016 között javasolt új üzemek közül csak körülbelül minden negyedik vált kereskedelmi forgalomba. De a hibrid növények iránti érdeklődés mélysége erős növekedést jelez.
Az olyan piacokon, mint Kalifornia, az akkumulátorok alapvetően kötelezőek az új napelem-fejlesztők számára. Mivel a napenergia gyakran felelős a a hatalom többsége a nappali piacon a több építés kevés értéket ad. Jelenleg a kaliforniai sorban álló összes javasolt nagyméretű napenergia-kapacitás 95%-a akkumulátorral érkezik.
5 lecke a hibridekről és a jövő kérdései
A megújuló hibridek növekedési lehetősége egyértelműen nagy, de ez felvet néhány kérdést csoportunk a Berkeley Lab vizsgálja.
Íme néhány a mieink közül legjobb megállapítások:
-
A befektetés sok régióban megtérül. Megállapítottuk, hogy miközben egy naperőműhöz akkumulátort adunk, az árát, ugyanakkor az energia értékét is növeli. Ha a termelést és a tárolást ugyanazon a helyen helyezzük el, az adójóváírások, az építési költségek megtakarítása és a működési rugalmasság előnyeit élvezheti. Az elmúlt évek bevételi potenciálját tekintve és a szövetségi adójóváírások segítségével úgy tűnik, hogy a hozzáadott érték indokolja a magasabb árat.
-
A helymegosztás kompromisszumokat is jelent. A szél- és napenergia ott teljesít a legjobban, ahol a szél- és napenergia a legerősebb, de az akkumulátorok ott adják a legtöbb értéket, ahol a legnagyobb hálózati előnyöket, például a torlódások enyhítését tudják biztosítani. Ez azt jelenti, hogy vannak kompromisszumok, amikor a legjobb helyet választják a legmagasabb értékkel. A szövetségi adójóváírások, amelyeket csak akkor lehet megszerezni, ha az akkumulátorokat napenergiával együtt helyezik el, bizonyos esetekben szuboptimális döntésekre ösztönözhetnek
-
Nincs egyetlen legjobb kombináció. A hibrid üzem értékét részben a berendezés konfigurációja határozza meg. Például az akkumulátor mérete egy szoláris generátorhoz viszonyítva meghatározhatja, hogy az erőmű késő estig mennyi energiát tud leadni. Az éjszakai áram értéke azonban a helyi piaci feltételektől függ, amelyek egész évben változnak.
-
Az árampiaci szabályoknak fejlődniük kell. A hibridek egyetlen egységként vagy különálló entitásként is részt vehetnek az árampiacon, a napelemek és a tárolók egymástól függetlenül pályázhatnak. A hibridek lehetnek árameladók vagy -vevők, vagy mindkettő. Ez bonyolult lehet. A hibridekre vonatkozó piaci részvételi szabályok még mindig alakulnak, így az üzemek üzemeltetőinek kell kísérletezniük szolgáltatásaik értékesítésével.
-
A kis hibridek új lehetőségeket teremtenek: A hibrid erőművek kicsik is lehetnek, például napelemek és akkumulátorok otthonokban vagy üzletekben. Ilyen a hibridek szabványossá váltak Hawaiin ahogy a napenergia telíti a hálózatot. Kaliforniában a futótüzek megelőzése érdekében áramszünet alatt álló ügyfelek egyre gyakrabban bővítik napelemes rendszereiket tárhelyekkel. Ezek „méter mögötti” hibridek kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogyan kell ezeket értékelni, és hogyan járulhatnak hozzá a hálózati működéshez.
A hibridek még csak most kezdődnek, de még sok más készül. További kutatásokra van szükség a technológiákkal, a piaci felépítésekkel és a szabályozásokkal kapcsolatban annak biztosításához, hogy a hálózat és a hálózati árazás együtt fejlődjön.
Bár a kérdések továbbra is fennállnak, egyértelmű, hogy a hibridek újradefiniálják az erőműveket. És közben átdolgozhatják az Egyesült Államok energiarendszerét.
A szerzőkről
Joachim Seel, Tudományos tudományos főmunkatárs, Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium; Bentham Paulos, Leányvállalatok, villamosenergia-piacok és szakpolitikák csoportja, Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumés Will Gorman, villamosenergia-piaci és -politikai diplomás hallgató, Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
Kapcsolódó könyvek:
A választott jövő: az éghajlati válság túlélése
írta: Christiana Figueres és Tom Rivett-Carnac
A szerzők, akik kulcsszerepet játszottak az éghajlatváltozásról szóló párizsi megállapodásban, betekintést és stratégiákat kínálnak az éghajlati válság kezelésére, beleértve az egyéni és kollektív fellépést.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
A lakhatatlan föld: élet a felmelegedés után
írta David Wallace-Wells
Ez a könyv feltárja az ellenőrizetlen éghajlatváltozás lehetséges következményeit, beleértve a tömeges kihalást, az élelmiszer- és vízhiányt, valamint a politikai instabilitást.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
A Jövő Minisztériuma: regény
írta: Kim Stanley Robinson
Ez a regény egy közeljövő világát képzeli el, amely az éghajlatváltozás hatásaival küszködik, és víziót kínál arra vonatkozóan, hogyan változhat a társadalom a válság kezelésére.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
Fehér ég alatt: A jövő természete
Írta: Kolbert Elizabeth
A szerző feltárja az emberiség természeti világra gyakorolt hatását, beleértve az éghajlatváltozást, valamint a környezeti kihívások kezelésére szolgáló technológiai megoldások lehetőségét.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
Lehívás: A globális felmelegedés visszafordítására valaha javasolt legátfogóbb terv
szerkesztette Paul Hawken
Ez a könyv átfogó tervet mutat be az éghajlatváltozás kezelésére, beleértve a megoldásokat számos ágazatból, mint például az energia, a mezőgazdaság és a közlekedés.
